JP5997863B2 - 撮像レンズ系及びこれを備えた撮像装置 - Google Patents
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Description
45°≦α≦70° …(1)
を満足する。
48°≦α≦70°…(2)
を満足することが好ましい。
(2)式において、αが48度以上であると、広角に対応する高い像高に結像する光線の収差補正がより容易となり、収差を小さくできてMTF特性が向上する。
52°≦α≦62°…(3)
を満足することが好ましい。
(3)式において、αが52度以上であると、広角に対応する高い像高に結像する光線の収差補正がさらに容易となり、収差を小さくできてMTF特性が向上する。更に、αが62度以下であると、更に製造容易となるので、更に望ましい。また、αが60度以上であると、更に収差を小さくできてMTF特性が良くなりやすいので、更に望ましい。
1.5<f2/f<5 …(4)
を満足することが好ましい。
(4)式の上限値を超えると、第2レンズのパワー(焦点距離の逆数)が弱くなり、高い像高に結像する光線の第3レンズでの光線高さが高くなりすぎる。これにより、第3レンズが大きくなりすぎて、撮像レンズ系の小型化が困難になる。(2)式の下限値を超えると、第2レンズのパワーが強くなりすぎて、高い像高に結像する光線の第3レンズでの光線高さが低くなりすぎる。これにより、テレセントリック性の確保が困難になる。
−2.5<fp/f1<−1.5 …(5)
を満足することが好ましい。
但し、fpは前記第2レンズと前記第3レンズのうちプラスチックレンズである方のレンズの焦点距離であり、f1は前記第1レンズの焦点距離である。
0<B/R1<0.10 …(6)
であることが望ましい。
ΔT/R1<0.1 …(7)
であるのが好ましい。
さらに好ましくは、
ΔT/R1<0.05 …(8)
であるのが望ましい。
図1は、本発明を適用した撮像レンズ系の構成を示す図(光線図)である。レンズユニット1は、近赤外線を利用した撮像を行う撮像装置に搭載される広角レンズである。図1に示すように、レンズユニット1は、物体側(被写体側)から順に、第1レンズ2と、開口絞り3と、第2レンズ4と、第3レンズ5と、を備えている。なお、レンズユニット1の物体側には、レンズユニット1の保護用に前面カバーガラス6が配置されている。レンズユニット1の像側には、近赤外域の特定波長帯域の光線を透過させるバンドパスフィルタ7と、センサの保護用にセンサカバーガラス8と、が配置されている。
Z=C×h^2/(1+√(1−(K+1)×C^2×h^2))
+A4×h^4+A6×h^6+A8×h^8+A10×h^10+
+A12×h^12+A14×h^14+A16×h^16
なお、上式において^はべき乗を表し、例えばh^10はhの10乗を表わす。なお上式は、実施例1のみならず本明細書に記載の全ての実施例に適用されるものである。
Fナンバー : 2.4
f(レンズ系全体の焦点距離)=1.885mm
対角画角(全画角) : 147°
対角像高 : 2.25mm
光学全長(波長850nm時) : 10.117mm
物体距離 : 500.3mm
f1= −3.018mm
f2=3.756mm
f3=5.118mm
第1レンズ2:プラスチックレンズ
第2レンズ4:ガラスレンズであり、両面共に球面
第3レンズ5:プラスチックレンズ
α=60.33度
f2/f=1.993
fp/f1=f3/f1=−1.696
射出瞳位置(波長850nm時):像面から−19.014mm(像面から物体側へ19.014mm)但し、fはレンズ系全体の焦点距離、f1は第1レンズ2の焦点距離、f2は第2レンズ4の焦点距離、f3は第3レンズ5の焦点距離である。第1レンズ2の物体側面の面頂点から像面までの距離を表すいわゆる光学全長は、0.3mm厚のバンドパスフィルタ7と0.4mm厚のセンサカバーガラス8が入っている状態で10.117mmである。バンドパスフィルタ7とセンサカバーガラス8の厚みを空気換算した場合の光学全長は9.880mmである。上記の物体距離とは、物体の光軸上の点から第1レンズ2の物体側面の面頂点までの距離であり、前面カバーガラス2の厚さも含む値である。前面カバーガラス2の光軸上の厚み1.1mmを空気換算した場合の物体距離は499.93mmである。なお、上記の対角画角は2ωで表される全画角であり、全画角の半分の半画角ωは73.5°である。
25℃ 1.52718
−40℃ 1.53282
105℃ 1.51994
125℃ 1.51812
25℃ 1.79008
−40℃ 1.78983
105℃ 1.79042
125℃ 1.79050
ここで、u’=u+(h×φ)は、ある屈折面に対して入射角uで光線が入射したときの光線の振る舞いを表し、uは当該屈折面入射時の近軸理論における光線角度、u’は当該屈折面通過後の近軸理論における光線角度、hは当該屈折面における近軸理論における光線高さ、φは当該屈折面のパワー(焦点距離の逆数)、である。
数なので、
φ1/φ3=f3/f1=5.118/(−3.018)=−1.696
となっており、第1レンズ2と第3レンズ5の光線高さ比の逆数に−1を乗じたものにほぼ近い値となっている。
B/R1=0.0432
また、(7)式の値は下記の通りである。
ΔT/R1=0.0530
図11に、実施例2に係る撮像レンズ系の構成を示す図(光線図)を示す。実施例2の撮像レンズ系の収差図を図12〜図14に示す。
Fナンバー : 2.4
f(レンズ系全体の焦点距離)=1.872mm
対角画角(全画角) : 147°
対角像高:2.25mm
光学全長:10.054mm
物体距離:500mm
f1=−2.972mm
f2=3.683mm
f3=5.350mm
第1レンズ2:プラスチックレンズであり、両面共に非球面
第2レンズ4:ガラスレンズであり、両面共に球面
第3レンズ5:プラスチックレンズであり、両面共に非球面
実施例2において、第1レンズ2、第2レンズ4、及び第3レンズ5は、それぞれ実施例1と同じ材質であり、温度変化時の屈折率の値も同じである。
f2/f=1.967
fp/f1=f3/f1=−1.800
但し、fはレンズ系全体での焦点距離、f1は第1レンズ2の焦点距離、f2は第2レンズ4の焦点距離、f3は第3レンズ5の焦点距離である。なお、実施例2においては実施例1で掲載した前面カバーガラス6については同様の内容になるため省略している。対角画角は、2ωで表される全画角であり、147度である。
25℃ 1.52718
−40℃ 1.53282
105℃ 1.51994
125℃ 1.51812
25℃ 1.79008
−40℃ 1.78983
105℃ 1.79042
125℃ 1.79050
B/R1=0.0821
また、(7)式の値は下記の通りである。
ΔT/R1=0.0851
図19に、実施例3に係る撮像レンズ系の構成を示す図(光線図)を示す。実施例3の撮像レンズ系の収差図を図20〜図22に示す。
Fナンバー : 2.4
f(レンズ系全体の焦点距離)=1.936mm
対角画角(全画角) : 147°
対角像高 : 2.25mm
光学全長 : 10.299mm
物体距離 : 500mm
f1= −3.147mm
f2=3.848mm
f3=5.207mm
第1レンズ2:プラスチックレンズであり、両面共に非球面
第2レンズ4:ガラスレンズであり、両面共に球面
第3レンズ5:プラスチックレンズであり、両面共に非球面
実施例3において、第1レンズ2、第2レンズ4、及び第3レンズ5は、それぞれ実施例1及び2と同じ材質であり、温度変化時の屈折率の値も同じである。
f2/f=1.988
fp/f1=f3/f1=−1.654
各記号の説明は実施例2と同じなのでここでは省略する。
25℃ 1.52718
−40℃ 1.53282
105℃ 1.51994
125℃ 1.51812
25℃ 1.79008
−40℃ 1.78983
105℃ 1.79042
125℃ 1.79050
B/R1=0.0269
また、(7)式の値は下記の通りである。
ΔT/R1=0.0385
図27に実施例4の撮像レンズ系の構成を示す図(光線図)を示す。実施例4の撮像レンズ系の収差図を図28〜図30に示す。
Fナンバー : 2.4
f(レンズ系全体の焦点距離)=1.953mm
対角画角(全画角) : 147°
対角像高 : 2.25mm
光学全長 : 10.365mm
物体距離 : 500mm
f1= −3.190mm
f2=3.878mm
f3=5.233mm
第1レンズ2:プラスチックレンズであり、両面共に非球面
第2レンズ4:ガラスレンズであり、両面共に球面
第3レンズ5:プラスチックレンズであり、両面共に非球面
実施例4において、第1レンズ2、第2レンズ4、及び第3レンズ5は、それぞれ実施例1〜3と同じ材質であり、温度変化時の屈折率の値も同じである。
f2/f=1.985
fp/f1=f3/f1=−1.641
各記号の説明は実施例2及び3と同じなのでここでは省略する。
25℃ 1.52718
−40℃ 1.53282
105℃ 1.51994
125℃ 1.51812
25℃ 1.79008
−40℃ 1.78983
105℃ 1.79042
125℃ 1.79050
なお、実施例4での第1レンズ2の物体側面の有効径は直径5.382mmであり、有効径端における第1レンズ2の物体側面のサグは+0.111mmである。また、第1レンズ2の物体側面においてサグがマイナスであり、その絶対値が最大となる光軸からの光線高さは1.344mmであり、そのときのサグは−0.069mmである。
B/R1=0.0206
また、(7)式の値は下記の通りである。
ΔT/R1=0.0334
図35に、実施例5に係る撮像レンズ系の構成を示す図(光線図)を示す。実施例5の撮像レンズ系の収差図を図36〜図38に示す。
Fナンバー : 2.4
f(レンズ系全体の焦点距離)=1.939mm
対角画角(全画角) : 147°
対角像高 : 2.25mm
光学全長 : 10.338mm
物体距離 : 500mm
f1= −3.173mm
f2=3.857mm
f3=5.218mm
第1レンズ2:プラスチックレンズであり、両面共に非球面
第2レンズ4:ガラスレンズであり、両面共に球面
第3レンズ5:プラスチックレンズであり、両面共に非球面
実施例5において、第1レンズ2、第2レンズ4、及び第3レンズ5は、それぞれ実施例1〜4と同じ材質であり、温度変化時の屈折率の値も同じである。
f2/f=1.990
fp/f1=f3/f1=−1.644
各記号の説明は実施例2〜4と同じなのでここでは省略する。
25℃ 1.52718
−40℃ 1.53282
105℃ 1.51994
125℃ 1.51812
25℃ 1.79008
−40℃ 1.78983
105℃ 1.79042
125℃ 1.79050
B/R1=0.0266
また、(7)式の値は下記の通りである。
ΔT/R1=0.0387
図43に、実施例6の撮像レンズ系の構成を示す図(光線図)を示す。実施例6の撮像レンズ系の収差図を図44〜図46に示す。
Fナンバー : 2.4
f(レンズ系全体の焦点距離)=1.837mm
対角画角(全画角) : 147°
対角像高 : 2.25mm
光学全長 : 9.402mm
物体距離 : 500mm
f1= −3.472mm
f2=7.711mm
f3=3.589mm
第1レンズ2:プラスチックレンズであり、両面共に非球面
第2レンズ4:プラスチックレンズであり、両面共に非球面
第3レンズ5:ガラスレンズであり、両面共に非球面
α=60.18度
f2/f=4.199
fp/f1=f2/f1=−2.221
各記号の説明は実施例2〜5と同じなのでここでは省略する。
25℃ 1.52718
−40℃ 1.53282
105℃ 1.51994
125℃ 1.51812
25℃ 1.58097
−40℃ 1.58074
105℃ 1.58126
125℃ 1.58134
ここで、ガラスレンズである第3レンズ5の硝材として、プラスチックレンズとは逆符号に屈折率が変化するタイプのものを選んでいる。ガラスレンズは凸レンズなので、プラスチックレンズの正のパワーの温度特性変化をキャンセルする。他の図と表についての説明は実施例2〜5と同様であるのでここでは省略する。
2・・・第1レンズ
3・・・開口絞り
4・・・第2レンズ
5・・・第3レンズ
6・・・前面カバーガラス
7・・・バンドパスフィルタ
8・・・センサカバーガラス
9・・・センサ面
α・・・第1レンズの像側面の接線角度
Claims (9)
- 撮像素子に被写体像を結像させるときの対角画角が120度以上である赤外線用の撮像レンズ系であって、
物体側から順に、負のパワーを有する像側に凹形状の第1レンズと、開口絞りと、正のパワーを有する像側に凸形状の第2レンズと、正のパワーを有する像側に凸形状の第3レンズとからなり、
前記第1レンズは、プラスチックレンズであって、
前記第2レンズと前記第3レンズとは、一方がガラスレンズ、他方がプラスチックレンズであって、
前記第2レンズと前記第3レンズのうち、焦点距離の長い方のレンズがプラスチックレンズであり、焦点距離の短い方のレンズがガラスレンズであって、
前記プラスチックレンズは、温度が上昇すると屈折率が低くなる温度特性を有し、
前記ガラスレンズは、温度が上昇すると屈折率が高くなる温度特性を有し、
前記第1レンズの像側レンズ面の接線角の最大値をαとしたときに、
45°≦α≦70° …(1)
を満足する撮像レンズ系。 - 請求項1に記載の撮像レンズ系であって、前記第1レンズの物体側レンズ面は、光軸近傍で物体側に凹形状であり、かつ、変曲点を有することを特徴とする撮像レンズ系。
- 請求項1に記載の撮像レンズ系であって、前記第3レンズが、物体側レンズ面よりも像側レンズ面の曲率が大きいことを特徴とする撮像レンズ系。
- 請求項1に記載の撮像レンズ系であって、前記第2レンズの焦点距離をf2とし、レンズ系全体の焦点距離をfとしたときに、
1.5<f2/f<5 …(4)
を満足することを特徴とする撮像レンズ系。 - 請求項1に記載の撮像レンズ系であって、
−2.5<fp/f1<−1.5 …(5)
を満足することを特徴とする撮像レンズ系。
但し、fpは前記第2レンズと前記第3レンズのうちプラスチックレンズである方のレンズの焦点距離であり、f1は前記第1レンズの焦点距離である。 - 請求項1に記載の撮像レンズ系であって、前記第1レンズ及び前記第3レンズがプラスチックレンズであり、前記第2レンズがガラスレンズであることを特徴とする撮像レンズ系。
- 請求項1に記載の撮像レンズ系であって、像面へ入射する主光線と光軸とがなす角度が8度以下であることを特徴とする撮像レンズ系。
- 請求項1に記載の撮像レンズ系であって、近赤外光を選択して透過させるバンドパスフィルタを有することを特徴とする撮像レンズ系。
- 請求項1に記載の撮像レンズ系と、前記撮像レンズ系の物体側に配置された平板状のカバーガラスと、前記撮像レンズ系の焦点に配置され、前記撮像レンズ系により結像された像を撮像する撮影素子と、を備える撮像装置。
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